Biolämpökeskukset: Biokattilan käytön hallinta vs. päästöt -esitys Metsäenergia-työpajasta Luumäeltä 14.11.2018. (c) Petri Rousku, Bioenergiasuunnittelu Rousku Tmi

1. Biokattilan käytön hallinta vs. päästöt
Metsäenergiatyöpaja, Taavetti 14.11.2018
Petri Rousku, Bioenergiasuunnittelu Rousku Tmi

2. 15.11.2018 2

3. 15.11.2018 3

4. 15.11.2018 4
Metsähake ja muut biopolttoaineet?
• Laatu vaihtelee:
– Energiasisältö
– Kosteuspitoisuus
– Palakoko
– Tuhkapitoisuus
– Tuhkan sulamispiste
– Mekaaniset
ominaisuudet…

5. VTT/Alakangas

6. 15.11.2018 6
Säätöautomaatio
• Pyrkimys yhä tarkempaan säätöön ja
puhtaampaan palamiseen
• Perinteinen suomalainen pienten laitosten
automaatio ei enää riitä
– Ongelmia keskieurooppalaisen
lämpökattiloiden päästönormiston kanssa
– Pien-CHP vaatii vielä enemmän

7. 15.11.2018 7
Keskieurooppalainen rakenne eroaa
(Scmid AG)
Vaakaputkikonvektori yleinen
Automaattinuohous
Tarkoitettu yleensä hakkeen kosteudelle 20-30
%

8. 15.11.2018 8
Hakekattilan mitoitus
• Pieni kaukolämpölaitos:
– Kpa-kattila yleensä ”peruskuormakattila”
– Öljykattila yleensä vara- ja huipputehona
– 10-30 rakennusta kaukolämpöverkossa
– Hakekattilan kuorma (verkon lämmöntarve)
vaihtelee <5…100 % kattilan nimellistehosta
– -> kattilan tehomitoitus tarkkaa -> hyvä palaminen
ja maksimaalinen hakelämpöosuus!
• TÄRKEÄÄ!

9. 15.11.2018 9
Ongelmakohtia palamiselle ja lämmönsiirrolle
-> päästöjä…

10. 15.11.2018 10
Polttoainelaatu vaihtelee hallitsemattomasti:
• Polttoainevirta epätasainen
• Palamislämpötila vaihtelee; polttoposessin
pieni “koko”
• Liian kostea polttoaine -> savukaasun
virtausnopeus kasvaa
• Lämmönsiirtopinnat likaantuvat, liiallinen
neulas- ja kuoripitoisuus lisäävät sitä

11. 15.11.2018 11
Kattilatekniset syyt:
• Liian yksinkrtainen ohjaus, erityisesti
palamisilmalle
• Vääräntehoinen kattila (+huono säätötekniikka +
nopeat tehontarpeen vaihtelut)
• Häiriöaltis polttoaineen siirtojärjestelmä
• Alimittainen/ väärin suunnteltu konvektori
• Kiinteä arina

12. 15.11.2018 12
Käyttäjäperäiset syyt:
• Laitoksen henkilöstö ei ole
halukas tai kykeneväinen
opettelemaan säätöä/käyttöä
• Käyttöohjeet ja dokumentaatio
puutteelliset tai vaikeaselkoiset
• Nuohouksen laiminlyönti
• Väärä polttoaine
Konvektori nuohouksen jälkeen

13. 15.11.2018 13
Kattilalaitoksen toiminnan ja
lämmönsiirron parantaminen
• Kattilalaitoksen suunnitteluun ja
tekniikkavalintoihin enemmän huomiota
• Käyttökulttuuri läpi koko toimintaketjun!

14. 15.11.2018 14
Kattilasuunnittelun parantaminen 1
• Polttoprosessin ohjaus ja säädettävyys :
– Tarkka ensiöpalamisilman ohjaus, perustuen
polttoaineen syöttöön ja kuormaan
– Tarkka toisioilman säätö, perustuen
savukaasujen jäännöshappi- ja myös
häkäpitoisuuteen tai polttoaineen säätö
jäännöshapen perusteella
– Tarkka kattilan alipaineen säätö
– Taajuusmuuttajat suositeltavia
– Mekaaninen arina-> puhtaat
ensiöilmakanavat

15. 15.11.2018 15
Kattilasuunnittelun parantaminen 2
• Konvektorin malli:
– Rakenne mahdollistaa helpon asennuksen
automaattinuohoukselle -> putkikonvektori?
– Pystysuorat konvektorin savukanavat -> painovoima
auttaa puhdistumista
– Keskipakovoimien hyödyntäminen?
– Ym.
– Nykyaikainen pinnoitusteknologia -> itsepuhdistuvuus
•

16. Markkinoilla nyt: Suomi
• Säätyvyys minimiteholle: 2-30 % nimellistehosta
• Käytännön vuosihyötysuhde: 65-85 %
• Kuivalle/ märälle/ monelle polttoainelaadulle
• Hakevarasto: liian pieni/ riittävä; holvaa/toimii
• Polttoaineensiirto: melko luotettavaa
• Ohjausautomatiikka/-logiikka: alkeellinen/monipuolinen,
helppo/vaikea
• Arinat: kohtuullisia/ erinomaisia
• Palamisprosessin hallinta: huono…hyvä
• Tulipesän muuraus/keramiikka: on/ ei
• Kokonainen laitos tuotteena????

17. Mihin yrittäjän pitäisi suunnata?
• Puupolttoaineet kallistuvat
⇒ Hyötysuhteen merkitys kaikissa ajotilanteissa eri
polttoaineilla!!!!!!
⇒ polttolämpötila
⇒ palamisilmaohjaus
⇒ logiikkaohjaus
⇒ osatehojen hallinta
⇒ portaaton säätö…
MCP-direktiivi tulee!!